高级技师论文-浅谈高频高压电源供电的效率与稳定.doc

浅谈高频高压电源供电的效率与稳定 摘要： 论文简述：根据高频高压电源的工作原理和现场使用工况，对照工频高压供电的应用参数，简单阐述了高频高压供电的优越性。并以数字为例，简明扼要的叙述了高频高压电源高效、节能、环保概念的优良设备。在同一除尘器电场的情况下，有着降低消耗，提高转换效率，提高运行电压和电流，提高功率因数，稳定电网安全运行等优点。配以先进的微机控制使运行更可靠。同时，又结合生产使用实际，分析了影响设备稳定运行的几个方面的因素。主要是温度和灰尘对设备的影响，而且两者所牵涉的冷却和密封问题，是两个不可调和的矛盾。也是设备生产和运行首要解决的问题。关键词：高频高压电源、除尘效率、节能、稳定前言: 随着科技的发展和人类文明的进步，越来越多的把使用环保和节能型能源，作为一种社会的责任和追求。发电厂的除尘和脱硫装置的使用，就是这种责任的体现，而高频高压电源供电，又是在原工频高压电源供电的基础上脱颖而出。以他独特的优势，兼顾环保和节能，实现了人们珍惜生命和健康的迫切愿望。1、导出 高频高压电源供电是目前广泛应用在电除尘设备的一项新技术。对于高频高压电源的论文和设计理念不一而足。我们就以邹县发电厂#14 机电除尘器使用的龙净环保GGYAJ 为例，浅谈高频高压电源的效率与稳定。 本文涉及的关键词：高频高压电源：除尘效率：节能：稳定2、工作原理 高频高压电源是将工频三相交流电整流后，经高频逆变；升压，再二次整流后，以直流负高压输出。为电除尘器提供一个接近直流的脉动电压波形。具有输出波纹小，平均电压电流高，转换效率高，功率因数高等优点。 高频高压电源原理上有三大部分组成。即变换器、高频变压器、控制器。是由三相电源电压输入，全桥可控整流后，经串并联谐振变换成20hz40hz 高频信号，输入给高频变压器。相对于原工频高压供电方式，有着平衡输入；高效变换，低纹波，高电流电压输出，调制平稳的明显优势。如图13、工作特性3.1 低纹波，高输出特性 高频高压电源的输出电压波形接近于纯直流。与工频高压电源相比，它的输出波纹通常小于5%，远小于工频电源的35% 45%的波纹百分比。其闪络电压高。运行平均电压可达工频电压的1.3 倍，运行电流可达工频电流的2 倍，同一电场的情况下能够输入更多的功率，从而提高收尘效率。并可针对各种工况，提供最合适的电源电压波形，以发挥设备的最佳效能。高频电源的间歇供电方式时可有效抑制反电晕现象，特别适用于高比电阻粉尘。在邹县电厂#14 机组除尘器改造中，使用在前电场，效果尤为明显。如图23.2 拓扑结构的低损耗特性 采用串并联混合谐振拓扑结构的逆变器，功率器件关断损耗为零，不仅降低器件的关断应力，提高效率，也减少电磁干扰。同时，串联谐振逆变器有恒流特性，在输出短路时有极好的限流能力，可以提高系统的可靠性，特别适合电除尘器火花冲击、短路频繁的现场工况条件。而局域并联谐振电路有利于轻载运行稳定性，有利于间歇供电方式下供电图2 高频电源与常规电源供电输出对比图 周期电流波形的稳定性，有利于改善二次电流波形，有利于提高设备功率因数,有利于提高设备效率。该变换器是以全桥串联谐振为主，兼有局域并联谐振的混合型拓扑结构，可以有效抑制电场火花的电流冲击，可以更迅速地熄灭火花并且快速恢复电场能量，能满足电除尘器持续火花放电和短路冲击的要求，适应负载的大范围变化，提高除尘效率。3.3 转换效率高 高频高压电源由于采用了三相交流电压供电方式，使得转换效率（即输出功率与输入功率之比）高。直流供电时的转换效率最高可达95%。与工频相比（工频单相输入功率转换低于60%）可提高转换率35%，大大减少了供电负荷空损率。3.4 伏安特性好 工频高压电源单相电压输入，使输出电压脉动范围大于25%，而采用三相电压输入的高频高压电源，电压脉动小于5%，其直流平均电压接近峰值。依据伏安特性输出相同电流时，二次输出电压比工频高9kv15kv。3.5 三相交流供电提高功率因数 功率因数高。由于高频高压电源采用三相电压供电，使功率因数提高到0.9以上。而传统的工频高压电源供电方式是单相电压，输入功率因数小于0.7，对电网造成干扰和三项不平衡。功率因数低也会导致电网无功损耗加大，产生电网谐波干扰。且相比工频高压供电模式能节电8%13%。3.6 优化设计降低投资 相对于工频高压电源，高频高压电源能充分发挥效能，可优化，且体积小，重量轻，占地少，易安装，满足不同场地使用，节省材料和空间。4、运用中的功能实现 以龙净环保GGYAj 高频高压整流设备的应用为例；高频高压电源配以80C196KC 单片机为核心的微机控制器，充分发挥高频高压供电的灵活、高效、稳定、可靠的工作要求。火花检测与控制采用硬件火花检测，对各种火花检测特别可靠，对微弱火花也捕捉无遗。闪络电流无冲击波，电场电压恢复极快，损失极小。具有纯直流供电与间歇供电结构，纯直流供电采用调频方式调压，间歇供电Pon 及Poff 均可，针对各种特定的工况，可以提供各种合适的电压波形，特别适用于前电场及高比电阻粉尘，能有效抑制反电晕现象的发生。针对电除尘器负载变化的特殊性，控制性能灵敏，电压恢复快，保护功能完善。功能设置有如下几个方面：4.1 具有自动和手动两种运行方式。4.2 纯直流供电、间歇供电控制方式。4.3 火花检测控制功能灵敏可靠。闪络特性参数可根据需要设定。4.4 数字显示运行参数和设定参数 控制器终端面板上设有大屏幕液晶显示器，可显示一次电流、母线电压、二次电流、二次电压、火花率、控制方式等运行参数。当系统故障跳闸或自检出系统故障时，由显示器显示故障的类型性质。4.5 具有重载、轻载保护功能。设备重载、轻载时，设备的二次电流、二次电压应限制在额定值以下。4.6 故障保护功能4.6.1 自检和自恢复功能 设备启动后，MHC 控制器自动进行自检，如有故障能自动停机并显示故障类型。在运行过程中，当由于某种特殊原因（如强干扰）引起控制程序的不正常运行或程序运行出错时，控制系统看门狗电路能在一定时间后自动重新启动运行，恢复系统的正常工作。4.6.2 短路保护功能4.6.3 一次过流保护功能 高频变压器油温超限保护功能 IGBT（IPM）故障保护功能4.6.4 开路保护功能4.7 耐冲击功能 设备能承受在额定负载条件下，开机和停机的冲击。4.8 通讯功能 通讯设备能与计算机通讯，能接受计算机的各种设定命令，并将设备运行参数、设定参数、故障状态传送到计算机。5、影响高频高压电源供电稳定的因素 综合上述，高频高压供电以优秀的设计理念，突出体现了节能、高效、稳定、可靠等特点。摒弃了工频电源的不足。 但是，由于高频高压电源的构成是可控硅整流，逆变分频，再经升压整流，才能供给电场。诸多大功率元器件做功是的发热量尤为严重。而高频电源不能远距离输送，必须置于电场附近，甚至一体化设计，这样就要把高频电源的整套组件集成放在电除尘顶部。由于所处环境条件恶劣，高粉尘浓度和较大的环境温度变化，都直接影响着高频电源的稳定运行。特别是控制单元的电子电路和元器件，受环境温度和灰尘影响更为严重。防尘不通风不行，通风不防尘也不行，这本身就是矛盾。根据我们在现场运行和维护工作中，总结如下几方面影响高频电源稳定运行的因素。5.1 频率影响：虽然高频电源设计理念上有明显优势，但由于转换过程中频率升高（20KHz40KHz），且不能远距离输送，势必将设备集成置于离电场最近的除尘器顶部。在这种恶劣的环境中，各种因素都给供电设备的稳定带来了不利。另外，谐振后频率升高直至整流变初级，各元器件都是在高频率下工作，容易加剧回路中的电容器及大功率元器件的老化。对高频整流变的铁心材料也是一个考验。5.2 温度影响：如前所述，在可控整流，逆变分频过程中，诸多大功率元器件都在做功发热，而电子元器件最怕的又是温度升高造成的影响。如果散热冷却不好，温度一高，电子器件游离电流就会增大。如超出了抑制范围，就会造成循环加剧，使元件更快的老化，甚至雪崩。会给设备稳定带来严重影响。但原始的强制风冷方式，又会使灰尘流速增大，会使更多的灰尘进入设备内部，附着于控制回路上面，增加了故障点。而老式的强制风冷效果不佳，特别是在温差变化大的除尘器顶部，收效甚微。生产现场实际证明，投入运行的高压供电设备，因温度高引起的元件老化故障，在很短时间内就逐渐增加。5.3 灰尘影响：和温度的影响是相辅相成的。由于冷却方式决定了供电设备不能完全好的密封。灰尘的侵蚀是不可避免的。生产实际中遇到，由于灰尘引起的通讯异常和误发故障信号时常发生。有些时候莫名其妙的跳机，也往往是灰尘在作怪。清理后投入运行就能恢复正常。5.4 与除尘设备匹配的影响：虽然高频高压供电设计已经优化到无懈可击，但光有优秀的供电设备还是不足的。从我们改造使用情况看，整个被供除尘设备的合理性与否，也会使稳定性大打折扣。如果除尘本体脱胎不了传统设计，以加大间距改变形状来适应新的参数能力，一旦积灰，理想运行被破坏，同样收不到应有的效果，故障情况下对供电设备的冲击会更大。在受电设备输入连接上，配以振打装置的不断敲击，故障率相对增加。 一个优秀的项目要从各个环节，各个角度考虑至微，才能发挥出令人满意的效能。至此，在设计安装和使